Residual stress development due to thermal cycling of the particle-reinforced alloy EN AW-6061– experiment and simulation

Heimann, Sebastian; Pohl, M.; Klaska, Arne M.; Beck, Tilmann

doi:10.3139/146.101393

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“…Phä-nomene, die mit der unterschiedlichen Wärmedehnung der SiC-Partikel und der Al-Matrix zusammenhängen, könnten ebenfalls in Frage kommen. So wird in [24] berichtet, dass Fig. 25.…”

Section: Eigenspannungenunclassified

Artgleiche und artverschiedene reibrührgeschweißte Verbindungen aus AA2124+25 % SiC und AA2024

Fuchs

Zimmermann²,

Sauer

et al. 2008

Materialwissenschaft Werkst

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Ein Aluminiummatrixverbundwerkstoff (AMC), der aus einer mit 25 Vol.-% SiC Partikeln verstärkten AA2124 Matrix bestand, wurde in Extrusionsrichtung zu artgleichen AMC+AMC und artverschiedenen AMC+2024-T3 Verbindungen reibrührgeschweißt. Wenn das partikelverstärkte Aluminium bei artverschiedenen Verbindungen auf der "retreating side" positioniert wurde, war der Materialaustausch weniger intensiv. Aufgrund eines Verhakungseffekts waren Festigkeit und Duktilität trotzdem höher als bei der umgekehrten Anordnung der Fügepartner. Das Verhalten bei monotoner und zyklischer Belastung wurde sowohl für den partikelverstärkten Grundwerkstoff als auch für die Schweißverbindun-gen von einer ausgeprägten Richtungsabhängigkeit bestimmt. Ursache ist die Orientierung von SiC-Partikelzeilen in Extrusionsrichtung. Bei artverschiedenen Verbindungen sind die longitudinalen Zugeigenspannungen auf der partikelverstärkten Seite der Schweißnaht geringer als auf der Seite des unverstärkten Materials, was wahrscheinlich mit der Ausbildung von SiC-Partikelclustern an der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien zusammenhängt. Die für artgleiche Verbindungen ermittelten da/dN-DK Kurven wurden mit den gemessenen Eigenspannungen korreliert.Schlüsselworte: Reibrührschweißen, 2024-T3, Partikelverstär-kung, Ermüdung, Rissausbreitung An aluminium matrix composite (AMC) consisting of an AA2124 matrix reinforced by 25 vol.% SiC particles was used to produce similar AMC+AMC and dissimilar AMC+2024-T3 joints by friction stir welding. When the particle reinforced composite was located on the retreating side, material mixing was less intense for dissimilar joints. Nevertheless, a higher strength has been determined for this arrangement due to a hook-like interlocking of both materials. Tensile test and S-N fatigue behaviour is shown to be compromised by alignment of the reinforcement particles perpendicular to loading direction already in the particle reinforced base material. Welding residual stresses were determined through the cut-compliance method in terms of stress intensities acting at the crack tip. The underlying residual stress distribution in the un-cracked structure was calculated by the weight function method. Longitudinal tensile residual stresses were found to be higher in the monolithic material as compared to the particle reinforced composite. This held true both for similar and within dissimilar joints. Growth behaviour of cracks crossing the joint line was described and correlated with residual stresses for similar joints.

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“…Phä-nomene, die mit der unterschiedlichen Wärmedehnung der SiC-Partikel und der Al-Matrix zusammenhängen, könnten ebenfalls in Frage kommen. So wird in [24] berichtet, dass Fig. 25.…”

Section: Eigenspannungenunclassified

Artgleiche und artverschiedene reibrührgeschweißte Verbindungen aus AA2124+25 % SiC und AA2024

Fuchs

Zimmermann²,

Sauer

et al. 2008

Materialwissenschaft Werkst

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Thermal fatigue behaviour and damage development in Al‐Alloys 6061 an 6061‐metal matrix composites

Heimann

Pohl²

2014

Materialwissenschaft Werkst

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Metal matrix composites (MMC) have become important materials in many technical fields. But above all there is a high amount of failures due to alternating stresses because of temperature changes. In this investigation the thermal fatigue behaviour of two metal matrix composites with different particle contents and their base material without particles are compared. It is shown that there are three main parameters influencing lifetime: the maximum temperature of the cycles, the particle content and the particle size. An increasing of these parameters means a decreasing of the cycle numbers before damage occurs.

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Residual stress development due to thermal cycling of the particle-reinforced alloy EN AW-6061– experiment and simulation

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Artgleiche und artverschiedene reibrührgeschweißte Verbindungen aus AA2124+25 % SiC und AA2024

Artgleiche und artverschiedene reibrührgeschweißte Verbindungen aus AA2124+25 % SiC und AA2024

Thermal fatigue behaviour and damage development in Al‐Alloys 6061 an 6061‐metal matrix composites

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